Estudio de biocompatibilidad de matrices poliméricas combinadas, responsivas al pH, con aplicación en Ingeniería de Tejido Óseo / Biocompatibility study of combined pH-responsive polymeric matrices with application in Bone Tissue Engineering

El presente trabajo muestra la obtención de un material a partir de un polímero sintético (TerP) y otro natural, mediante entrecruzamiento físico y su caracterización fisicoquímica y biológica, con el fin de emplearlos para regeneración de tejido óseo. Las membranas fueron obtenidas por la técnica de evaporación del solvente y caracterizadas por espectroscopia FTIR, ensayos de hinchamiento, medidas de ángulo de contacto y microscopia electrónica de barrido (SEM). Se encontró que la compatibilidad entre los polímeros que la constituyen es estable a pH fisiológico y que, al incorporar mayor cantidad del TerP a la matriz, esta se vuelve más hidrofóbica y porosa. Además, teniendo en cuenta la aplicación prevista para dichos materiales, se realizaron estudios de biocompatibilidad y citotoxicidad con células progenitoras de médula ósea (CPMO) y células RAW264.7, respectivamente. Se evaluó la proliferación celular, la producción y liberación de óxido nítrico (NO) al medio de cultivo durante 24 y 48 horas y la expresión de citoquinas proinflamatorias IL-1ß y TNF-α de las células crecidas sobre los biomateriales variando la cantidad del polímero sintético. Se encontró mayor proliferación celular y menor producción de NO sobre las matrices que contienen menos proporción del TerP, además de poseer una mejor biocompatibilidad. Los resultados de este estudio muestran que el terpolímero obtenido y su combinación con un polímero natural es una estrategia muy interesante para obtener un biomaterial con posibles aplicaciones en medicina regenerativa y que podría extenderse a otros sistemas estructuralmente relacionados. (AU)

In the present work, the preparation of a biomaterial from a synthetic terpolymer (TerP) and a natural polymer, physically crosslinked, is shown. In order to evaluate the new material for bone tissue regeneration, physicochemical and biological characterizations were performed. The membranes were obtained by solvent casting and characterized using FTIR spectroscopy, swelling tests, contact angle measurements, and scanning electron microscopy (SEM). It was found that the compatibility between the polymers is stable at physiological pH and the incorporation of a higher amount of TerP into the matrix increases hydrophobicity and porosity.Furthermore, considering the intended application of these materials, studies of biocompatibility and cytotoxicity were conducted with Bone Marrow Progenitor Cells (BMPCs) and RAW264.7 cells, respectively. Cell proliferation, NO production and release into the culture medium for 24 and 48 hours, and proinflammatory cytokine expression of IL-1ß and TNF-α from cells grown on the biomaterials while varying the amount of the synthetic polymer were evaluated. Greater cell proliferation and lower NO production were found on matrices containing a lower proportion of TerP, in addition to better biocompatibility. The results of this study demonstrate that the obtained terpolymer and its combination with a natural polymer is a highly interesting strategy for biomaterial preparation with potential applications in regenerative medicine. This approach could be extended to other structurally related systems. (AU)

Células madre: buscando marcadores de superficie celular que predispongan compromiso de diferenciación cardiaca / Stem cells: searching predisposition to cardiac commitment by surface markers expression

Resumen Actualmente las enfermedades cardiovasculares se han convertido en un serio problema para los sistemas de salud de todo el mundo, ya que son la principal causa de muerte y representan una enorme carga económica. Este problema ha sido abordado con diferentes estrategias, entre ellas con la ayuda de terapia celular, aunque sin resultados contundentes. Durante más de 20 años, se ha utilizado una gran variedad de células madre en diferentes modelos de infarto del miocardio. El uso de células madre cardiacas (CSC) parece ser la mejor opción, pero la inaccesibilidad y la escasez de estas células hacen que su uso sea muy limitado. Además, existe un riesgo elevado pues tienen que obtenerse directamente del corazón del paciente. A diferencia de las CSC, las células madre adultas derivadas de médula ósea o tejido adiposo, entre otras, representan una opción atractiva debido a su fácil accesibilidad y abundancia, pero sobre todo a la probable existencia de progenitores cardiacos entre sus diferentes subpoblaciones. En esta revisión hacemos un análisis de los marcadores de superficie presentes en CSC en comparación con otras células madre adultas, y sugerimos la preexistencia de células que comparten marcadores de superficie específicos con CSC, la presencia de un inmunofenotipo predecible, aunque en proporciones bajas, pero con un potencial de diferenciación cardiaca similar a las CSC, lo cual podría aumentar su valor terapéutico. Este estudio revela las nuevas perspectivas con respecto a la presencia de dichos marcadores, los cuales comprometerían algunas de estas subpoblaciones a diferenciarse a tejido cardiaco.

Abstract It is well-known that cardiovascular diseases are the leading cause of death world- wide, and represent an important economic burden to health systems. In an attempt to solve this problem, stem cell therapy has emerged as a therapeutic option. Within the last 20 years, a great variety of stem cells have been used in different myocardial infarction models. Up until now, the use of cardiac stem cells (CSCs) has seemed to be the best option, but the inaccessibility and scarcity of these cells make their use unreliable. Additionally, there is a high risk as they have to be obtained directly from the heart of the patient. Unlike CSCs, adult stem cells originating from bone marrow or adipose tissue, among others, appear to be an attractive option due to their easier accessibility and abundance, but particularly due to the probable existence of cardiac progenitors among their different sub-populations. In this review an analysis is made of the surface markers present in CSCs compared with other adult stem cells. This suggested the pre-existence of cells sharing specific surface markers with CSCs, a predictable immunophenotype present in some cells, although in low proportions, and with a potential of cardiac differentiation that could be similar to CSCs, thus increasing their therapeutic value. This study highlights new perspectives regarding MSCs that would enable some of these sub-populations to be differentiated at cardiac tissue level.